Galileo Giornale di scienza e problemi globali

Dna senza segreti

Da più di dieci anni la scienza cerca di decifrare la struttura elettronica del Dna, cioè come gli elettroni si distribuiscono negli orbitali molecolari all’interno del famoso filamento a doppia elica. La conoscenza della struttura elettronica del Dna può aiutare a capire, per esempio, come l’acido nucleico si comporta in conseguenza dei danni subiti dalle radiazioni ultraviolette e può fornire informazioni utili in numerose applicazioni nel campo delle nanotecnologie.

Un gruppo di ricercatori italiano coordinato da Rosa Di Felice del Centro S3 di Modena per le nanostrutture e bioSistemi sulle Superfici dell’Istituto Nazionale per la Fisica della Materia del Consiglio nazionale delle ricerche (Infm-Cnr), in collaborazione con la Hebrew University di Gerusalemme, l’Università di Tel Aviv, l’Università di Ratisbona (Germania) e il Consorzio Interuniversitario “Cineca” di Bologna, è ora riuscito nell’intento studiando molecole di acido nucleico a una temperatura di meno 195 gradi centigradi. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Materials, è stato condotto utilizzando un microscopio a scansione a effetto tunnel (che consente di analizzare con elevata precisione la superficie di un campione) con il quale è possibile misurare la corrente che attraversa la molecola, depositata su un substrato di oro, e osservare così la disposizione degli orbitali elettronici. Infine, grazie a calcoli teorici basati sulla soluzione di equazioni quantistiche, è stato possibile ricostruire la struttura elettronica corrispondente alla corrente misurata e da qui stabilire quali elementi della struttura a doppia elica contribuiscono a far muovere gli elettroni attraverso la molecola. Per limitare le distorsioni dovute a impurità e rumori di fondo i ricercatori hanno usato una forma lunga, omogenea e semplificata della molecola (composta solo dalle due basi azotate guanina e citosina).

Le potenzialità della scoperta sono enormi: la conoscenza delle proprietà elettroniche del Dna è la base per un’infinità di applicazioni in campi che vanno dalla biochimica alla nanotecnologia. Per esempio si potrà fare luce su come i raggi ultravioletti danneggiano il Dna producendo mutazioni genetiche e radicali liberi e su come la molecola reagisce: la riparazione del Dna avviene infatti attraverso il trasferimento lungo la doppia elica di cariche elettriche, che ripristinano un legame molecolare alterato. Nel campo della nano-bio-elettronica, il settore di ricerca avanzato che molecole biologiche per costruire circuiti elettronici, il Dna è preso in considerazione come possibile filo conduttore di dimensioni molecolari, per realizzare bio-chip più piccoli ed efficienti dell'attuale elettronica su silicio. (s.s.)

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  Il tempo è una sfida per la comunicazione scientifica. Rendere conto di questa complessa variabile nel racconto della scienza è un compito che i comunicatori sono chiamati a svolgere con chiarezza e rigore, senza mancare però di affascinare e coinvolgere il pubblico. Grazie alla partecipazione di esperti di comunicazione, l’incontro punterà l’attenzione sui diversi modi in cui è possibile parlare del tempo nella scienza, a partire da tre particolari aree di interesse così da offrire il più ampio scenario possibile: la fisica, con la teoria del Big Bang; l’evoluzione, con la storia del viaggio attraverso il tempo dell’essere umano; la medicina narrativa, che usa i tempi del racconto della malattia per migliorare la condizione del paziente.

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  Tempo e stress

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  Lo “stress” è legato alle fantasie sul futuro: anche se in un dato momento proviamo un grande disagio, non ci sentiamo molto stressati a meno di non immaginare che il disagio si protrarrà nel tempo. Tre milioni di anni fa, i nostri antenati erano in competizione con altri animali selvatici nella savana africana. Essi sopravvissero perché ereditarono una risposta di “combattimento o fuga” che li aiutava ad affrontare l’emergenza con azioni tempestive in caso di minaccia, e perché svilupparono la capacità di pensare al passato, immaginare il futuro e pianificare azioni di conseguenza. Mentre questi sistemi, presi singolarmente, contribuivano in maniera efficace al miglioramento della sopravvivenza, operando insieme sono diventati una fonte di stress continuo. Fortunatamente molte culture umane hanno finito col trovare dei modi per allenare la mente a sospendere questa costante pianificazione della sopravvivenza, astrarsi dal flusso di pensieri e assaporare il momento presente. Questa conferenza esplorerà i modi in cui la scienza moderna sta adattando queste tecniche antiche per alleviare lo stress del mondo moderno.

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